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KR20050054773A - Apparatus for controlling electronic instruments using human features and method thereof - Google Patents

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KR20050054773A
KR20050054773A KR1020030088408A KR20030088408A KR20050054773A KR 20050054773 A KR20050054773 A KR 20050054773A KR 1020030088408 A KR1020030088408 A KR 1020030088408A KR 20030088408 A KR20030088408 A KR 20030088408A KR 20050054773 A KR20050054773 A KR 20050054773A
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Abstract

본 발명에 의한 전자기기 제어장치 및 그 방법은 생체신호를 감지하고 아날로그 신호인 상기 생체신호를 증폭하는 센서부; 상기 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환부; 및 상기 디지털 신호를 기초로 전자기기의 동작을 제어하기 위한 소정의 제어신호를 출력하는 디지털신호처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 탈부착이 쉽게 고안된 헤드밴드형 근전도감지부를 착용하여 좌우 깨무는 동작을 수행함으로써 정보기기로의 입력이 가능토록 한다. 이러한 입력장치는 기존의 마우스와 같은 입력장치를 대체함으로써, 사지마비 환자와 같은 목 이하의 신체에 장애가 있어서 정보기기 또는 이동기기의 활용이 어려웠던 장애자들의 정보기기 활용을 가능하게 해주는 이점이 있다. 또한 일반인의 경우에도 이동형 컴퓨터 환경에서 정보기기의 활용에 도움을 제공 할 수 있다. An electronic device control apparatus and method thereof according to the present invention include: a sensor unit for sensing a biological signal and amplifying the biological signal as an analog signal; An A / D converter converting the amplified analog signal into a digital signal; And a digital signal processing unit for outputting a predetermined control signal for controlling the operation of the electronic device based on the digital signal, and wearing a headband type EMG detector which is easily detachable. This allows input to the information device. Such an input device has an advantage of enabling the use of the information device by the handicapped, which has been difficult to use the information device or the mobile device due to the disability of the body below the neck such as a quadriplegic patient. In addition, the general public can provide assistance in utilizing information equipment in a mobile computer environment.

Description

생체신호를 이용한 전자기기 제어장치 및 그 방법{Apparatus for controlling electronic instruments using human features and method thereof}Apparatus for controlling electronic instruments using human features and method

본 발명은 전신마비 장애자용 휴대형 정보기기 입력장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 키보드, 마우스와 같은 기존의 정보입력기기를 대신하여 깨무는 동작시 발생하는 근전도신호만을 사용하여 정보기기로의 명령어 입력을 가능케 하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a portable information device input device for a handicapped person with paralysis, and more specifically, to input a command to the information device by using only an EMG signal generated during a biting operation in place of a conventional information input device such as a keyboard and a mouse. An apparatus and a method for enabling the same are provided.

근전도는 신체의 움직임에 따라 근육 표면으로부터 근섬유를 따라 일어나는 전기적 신호를 의미한다. 이러한 근전도를 이용하면 인공이 아닌 생체에서 나온 신호를 직접 이용하기 때문에 인간의 자유의지대로 보철기기나 HCI(Human-Computer Interface)등을 제어하는 것이 가능하다. 따라서 최근에는 이를 이용한 휠체어 등의 이동기기 제어나 정보기기 이용을 위한 HCI 기술이 개발되고 있다. EMG is an electrical signal generated along the muscle fibers from the muscle surface as the body moves. Using EMG, it is possible to control prosthetic devices or human-computer interfaces (HCIs) according to the free will of human beings because they directly use signals from living bodies instead of artificial ones. Therefore, recently, HCI technology for controlling mobile devices such as wheelchairs or using information devices has been developed.

기존의 근전도 기반 HCI 기술은 손목 또는 팔의 움직임에 의해 발생되는 근전도 신호를 이용하는 것이 대부분이다. 그러나 목 이하의 장애를 가진 사람들, 즉 사지마비 장애자에게는 이러한 기술을 적용할 수가 없다. 또한 손과 팔을 지속적으로 사용하는 상황에서는 손이나 팔의 움직임을 정보 입력 수단으로 사용하기 어렵다. Conventional EMG-based HCI technology mostly uses EMG signals generated by wrist or arm movements. However, this technique is not applicable to people with sub-neck disorders, such as those with quadriplegia. In addition, it is difficult to use the movement of the hand or the arm as an information input means in the situation of using the hand and the arm continuously.

사지마비 장애자의 경우 안면의 움직임을 활용한 제스쳐(gesture), 뇌파, 안전도 및 근전도와 같은 생체신호(Bio-signal) 등을 이용한 인터페이스 연구가 시도되고 있다.In the case of quadriplegic disorders, interface research using gestures, brain waves, safety and EMG using bio-signals has been attempted.

대표적인 생체신호인 뇌파의 경우, 컴퓨터 마우스 등의 기기를 제어하기에는 오랜 적응 시간이 필요하고 하나의 명령을 위해 필요한 데이터의 길이가 길어서 마우스 포인터의 위치를 효과적으로 제어하기가 어렵다. 또한 권리권자가 김희찬 외 1인인 [특허명칭: 눈의 움직임을 이용한 전자기기의 원격조절 장치, 출원번호10-1999-0010547, 출원일 1999.03.26]에서 눈 움직임에 의한 안전도 신호를 이용하는 경우에는 의사 결정을 위해 의도적이면서 매우 조심스러운 눈 깜박임과 시선 이동이 요구되어 사용자에게 큰 불편을 준다.In the case of the EEG which is a representative biosignal, it is difficult to effectively control the position of the mouse pointer because a long adaptation time is required to control a device such as a computer mouse and the length of data required for one command is long. In addition, when the right holder uses a safety signal by eye movement in Kim Hee-chan and one other person [Patent Name: Remote Control Device of Electronic Device Using Eye Movement, Application No. 10-1999-0010547, Application Date 1999.03.26] Intentional and very careful eye blinks and eye movements are required for the decision, which greatly inconveniences the user.

한편 권리권자가 한국전자통신연구원인 [특허명칭: 생체신호를 이용한 전자기기 제어 장치 및 그 방법, 등록번호: 10-0396924, 등록일자 2003년 8월22일]은 신체 장애자가 좌우 이동 및 선택 명령을 수행할 수 있도록 제안된 이 깨물기 및 고개 좌우 움직임 이용 방법은 얼굴 부위의 단순한 움직임 (고개 움직임 및 이 다물기)으로부터 추출한 생체 신호 (뇌파)를 통해 전자기기 제어 장치를 제어함으로써, 사용자의 생리 상태가 변하더라도 의도적인 행위가 용이하도록 하는 방법이지만 고개를 움직이지 못하는 장애자 들에게는 사용의 제한이 있다. On the other hand, the right holder is the Korea Electronics and Telecommunications Research Institute [Patent name: Electronic device control method using bio-signals and its method, Registration No .: 10-0396924, registration date August 22, 2003] for the physically handicapped to move left and right to select The bite and the left and right movement using the proposed method to perform the control of the electronic device control device through the biological signal (electroencephalogram) extracted from the simple movement of the face part (the head movement and the bite), the user's physiological state It is a way to make intentional behavior easier even if it changes, but there are restrictions on use for people with disabilities who cannot move their heads.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 깨무는 동작으로부터 발생되는 근전도 신호를 이용하여 전자기기를 제어할 수 있는 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide an apparatus and method for controlling an electronic device using an EMG signal generated from a wiping operation.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 생체신호를 이용한 전자기기 제어 장치는 생체신호를 감지하고 아날로그 신호인 상기 생체신호를 증폭하는 센서부; 상기 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환부; 및 상기 디지털 신호를 기초로 전자기기의 동작을 제어하기 위한 소정의 제어신호를 출력하는 디지털신호처리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, an electronic device control apparatus using a biosignal according to the present invention includes a sensor unit for sensing a biosignal and amplifying the biosignal as an analog signal; An A / D converter converting the amplified analog signal into a digital signal; And a digital signal processor for outputting a predetermined control signal for controlling the operation of the electronic device based on the digital signal.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 생체신호를 이용한 전자기기 제어 방법은 깨무는 동작을 수행할 때 발생하는 소정 갯수의 근전도 신호를 감지하고 상기 근전도 신호를 증폭하는 단계; 상기 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계; 및 상기 디지털 신호로 변환된 근전도 신호를 기초로 전자기기의 동작을 제어하기 위한 소정의 제어신호를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of controlling an electronic device using a biosignal, the method including: detecting a predetermined number of EMG signals generated when a wiping operation is performed and amplifying the EMG signals; Converting the amplified analog signal into a digital signal; And generating a predetermined control signal for controlling the operation of the electronic device based on the EMG signal converted into the digital signal.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 다만 설명의 편의를 위하여 본 발명에 의한 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치 및 그 방법을 함께 서술하도록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, for convenience of description, the electronic device control apparatus and method using the biosignal according to the present invention will be described together.

먼저 본 발명에 의한 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치 및 그 방법이 필요한 이유를 간략하게 언급한다. 상기 종래기술의 문제점에서 언급한 것처럼, 기존의 사지마비 환자의 생체신호 기반 인터페이스에 이용되었던 안전도, 뇌파 이용의 한계를 극복하기 위해 사용자가 인위적이며 안정적으로 발생 시킬 수 있는 근전도를 이용하여 전자기기 제어 특히 컴퓨터의 마우스 포인터 제어 및 프로그램내 아이콘의 선택 및 프로그램의 실행에의 편리성과 안정성을 확보할 필요가 있다.First, the reason why the electronic device control apparatus and method using the bio-signal according to the present invention is required briefly. As mentioned in the above problems of the prior art, to overcome the limitations of the safety and EEG usage that have been used in the conventional biosignal-based interface of quadriplegic patients, the electronic device using an electromyography that can be generated artificially and stably by the user Control In particular, it is necessary to secure the convenience and stability in controlling the mouse pointer of a computer, selecting icons in a program, and executing a program.

특히 깨무는 동작은 턱부근에 위치한 깨물근과 관자놀이에 위치한 관자근의 수축에 의해 이루어지며 이때 발생되는 근전도 신호를 획득하고 분석하여 깨무는 동작의 유무 및 그 세기 정도를 알 수 있다. In particular, the biting motion is performed by the contraction of the moss root in the jaw and the temple root in the temple, and the presence and intensity of the biting motion can be known by acquiring and analyzing the EMG signal generated at this time.

도 1은 본 발명에 의한 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치의 구성 블록도이고, 도 4는 본 발명에 의한 전자기기 제어방법의 흐름을 보여주는 흐름도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 근전도를 측정하는 센서부(101)와 상기 센서부(101)에서 측정된 미약한 신호를 증폭하는 신호증폭부(102) 및 증폭된 근전도 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환부(103), 그리고 디지털 신호를 처리하여 정보기기로 명령을 전달하는 제어신호를 발생하는 디지털신호처리부 (104)로 구성된다. 여기서 제어신호의 종류 및 생성방법은 뒤에서 상술하도록 한다.1 is a block diagram illustrating an electronic device control apparatus using a biosignal according to the present invention, and FIG. 4 is a flowchart illustrating a flow of the electronic device control method according to the present invention. As shown in FIG. 1, a sensor unit 101 for measuring EMG, a signal amplifier 102 for amplifying a weak signal measured by the sensor unit 101, and an analog for converting an amplified EMG signal into a digital signal And a digital signal processing unit 104 for processing a digital signal and generating a control signal for transmitting a command to the information device. The type and generation method of the control signal will be described later.

도 2는 도 1의 센서부(101)의 상세한 구성을 보여주는 도면으로서, 센서부(101)는 눈깜빡임에 의한 안전도, 두뇌로부터 전달되는 뇌파의 영향을 최소화하고 깨무는 동작에 의한 근전도만을 주로 획득하기 위하여 2쌍의 전극의 전압 차이를 이용하는 차등 방식의 증폭 기술이 이용된다. 또한 깨무는 동작에 의해 활성 되는 2개의 주요 근육 즉, 깨물근과 관자근 중 사용자의 편이성을 고려하여 관자근 부위에 센서를 위치시킨다. 한편, 근전도 신호를 감지할 때 필요한 접지 전극은 관자근에서 멀리 떨어진 이마 중앙에 위치시킨다. 2 is a view showing a detailed configuration of the sensor unit 101 of FIG. 1, the sensor unit 101 is mainly obtained only the EMG by the safety operation by blinking, minimizing the effects of brain waves transmitted from the brain and biting In order to achieve this, a differential amplification technique using a voltage difference between two pairs of electrodes is used. In addition, the sensor is located in the temporal muscle area in consideration of the user's convenience among the two main muscles activated by the biting motion, namely, the bite root and the temporal muscle. On the other hand, the ground electrode required to detect the EMG signal is located in the center of the forehead far from the root of the temple.

센서부(101)의 구성 요소를 분설한다. 먼저 근전도센서(201a 내지 201b)는 피부 표면에 밀착되어 근전도 신호를 받아들인다. 차등증폭기(202)는 상기 두개의 근전도센서(201a 내지 201b)가 출력하는 신호의 차를 구하고 증폭하여 신호전선(205)를 통하여 A/D변환부(103)로 전달한다(401단계). 한편 센서케이스(203)는 상기 근전도센서(201a 내지 201b)와 차등증폭기(202)를 지지한다. 센서지지부(207)는 상기 근전도센서(201a 내지 201b)와 차등증폭기(202)가 포함된 상기 센서케이스(203)을 지지하는데, 벨크로테입(velcro tape)은 센서지지부(207)에 센서케이스(203)를 부착한다. 또한 신축밴드(208)는 상기 센서지지부(207)에 지지된 근전도센서(201a 내지 201b)가 피부에 밀착되고 몸체에서 떨어지지 않도록 한다. 마지막으로 접지전극(206)은 상기 근전도센서(201a 내지 201b)의 전위를 얻기 위한 기준 전압을 측정하기 위한 것으로 위에서 설명하였듯이 이마에 접촉된다.The components of the sensor unit 101 are separated. First, the EMG sensors 201a to 201b are in close contact with the skin surface and receive an EMG signal. The differential amplifier 202 obtains and amplifies the difference between the signals output by the two EMG sensors 201a to 201b and transmits the amplified signals to the A / D converter 103 through the signal wire 205 (step 401). The sensor case 203 supports the EMG sensors 201a to 201b and the differential amplifier 202. The sensor support part 207 supports the sensor case 203 including the EMG sensors 201a to 201b and the differential amplifier 202, and a velcro tape has a sensor case 203 to the sensor support part 207. Attach). In addition, the elastic band 208 is such that the EMG sensors 201a to 201b supported by the sensor support 207 is in close contact with the skin and do not fall from the body. Finally, the ground electrode 206 is for measuring a reference voltage for obtaining the electric potential of the EMG sensors 201a to 201b and is in contact with the forehead as described above.

도 3은 센서부(101)가 헤드밴드형으로 구현된 것(301)을 이마에 착용했을 때의 모습이다. 근전도센서(201a 내지 201b)는 헤드밴드의 방향과 평행이 되도록 위치시키며 접지단자(206)는 이마의 정 중앙에 위치하도록 한다. 깨무는 동작에 의한 근전도 신호는 관자근이 위치한 눈썹끝부분에서 위쪽으로 1cm 정도 떨어진 지점에서 쉽게 감지되기 때문에 센서케이스(203)의 위치를 이에 맞도록 조정한다. 3 is a view when the sensor unit 101 is implemented as a headband type 301 worn on the forehead. The EMG sensors 201a to 201b are positioned to be parallel to the direction of the headband, and the ground terminal 206 is located at the center of the forehead. The EMG signal due to the biting motion is easily detected at a point about 1 cm away from the end of the eyebrow where the temporal muscle is located, so that the position of the sensor case 203 is adjusted to fit.

헤드밴드형 센서부(301)에 의해 획득된 근전도 신호는 신호증폭부(102)에서 증폭되고 아날로그/디지털 변환부(103)에서 디지털 신호로 변환(402단계)되어 디지털신호처리부(104)로 입력된다. The EMG signal acquired by the headband sensor unit 301 is amplified by the signal amplifier 102 and converted into a digital signal by the analog / digital converter 103 (step 402) and input to the digital signal processor 104. do.

도 4의 흐름중에서 디지털신호처리부(104)에서 입력된 디지털 신호로부터 깨무는 동작을 분류하기 위한 디지털신호처리 단계를 나누어 살펴본다. 먼저 입력되는 좌우측 관자근 2채널의 근전도 신호를 바람직하게는 100ms 정도의 길이로 블록화한다(403단계). 이렇게 블록화된 근전도 신호에서 근전도 신호의 특징을 추출하게 되는데, 이는 종래의 IAV (Integrated Absolute Value), DAMV (Difference of Absolute Mean Value) 등의 방법 중 어떠한 것도 사용할 수 있다(404단계). In the flow of FIG. 4, the digital signal processing step for classifying the operation performed from the digital signal input by the digital signal processing unit 104 will be described. First, the EMG signals of the left and right two-temporal root muscle channels are preferably blocked to a length of about 100 ms (step 403). The EMG signal is extracted from the blocked EMG signal, and any of conventional methods such as Integrated Absolute Value (IAV) and Difference of Absolute Mean Value (DAMV) may be used (step 404).

그리고, 404단계에서 획득한 근전도 신호의 특징 값의 크기와 사전에 지정한 특정 역치 값을 비교하여 역차가 이상이면 활성(on)으로, 역차값 이하이면 비활성(off)로 구분한다. 즉 2개의 채널로부터 다음과 같은 총 4가지의 상태를 구분할 수 있다: (1) 두 채널 모두가 off인 상태, (2) 첫번째 채널이 on 이고 나머지가 off인 상태, (3) 두번째 채널이 on 이고, 나머지가 off인 상태, 그리고 (4) 두 채널 모두가 on인 상태로 구분된다.Then, the feature value of the EMG signal acquired in step 404 is compared with a predetermined threshold value, and the threshold value is greater than or equal to active and the threshold value is less than or equal to off. Four channels can be distinguished from two channels: (1) both channels are off, (2) the first channel is on and the rest is off, and (3) the second channel is on. The rest is off, and (4) both channels are on.

이로써 2개의 근전도 채널로부터 기본적으로 4가지 명령 구현이 가능하다. 4가지 명령어가 구현되면 정지, 좌로 회전, 우로 회전, 전진 등의 명령이 필요한 이동기기의 제어가 가능하지만 4가지 명령어 만으로는 보다 많은 입력 자유도가 필요한 정보기기의 입력에는 부족하다. 즉, 대표적인 정보기기인 컴퓨터의 마우스 포인터의 위치를 제어하고 선택 및 실행 명령을 수행하기 위해서는 최소한 정지, 상, 하, 좌, 우의 방향 제어 및 클릭(선택) 및 더블클릭(실행) 등 총 7가지 명령 구현이 가능해야 한다. This basically allows four command implementations from two EMG channels. When four commands are implemented, it is possible to control mobile devices that require commands such as stop, turn left, turn right, and move forward, but only four commands are insufficient for input of information devices that require more input freedom. That is, in order to control the position of the mouse pointer of the representative information device and to execute the selection and execution commands, at least seven kinds of directions such as stop, up, down, left and right control, click (selection) and double click (execute) are performed. The command implementation must be possible.

이를 위하여 도 5에 도시된 실시예처럼 좌우쪽 깨무는 동작에 의한 2채널의 근전도 신호로부터 7가지 명령을 구분할 수 있다. To this end, as shown in the embodiment shown in FIG. 5, seven commands may be distinguished from two channels of EMG signals by a left and right biting operation.

(1) 2개 채널의 근전도 신호로부터 특징값을 구하고, 특징값을 미리 정한 역치값과 비교하여 각 채널의 "on"과 "off"를 구분한다. 예를 들어, 좌측 치아쪽만을 깨무는 경우에는 1번 채널이 on 이고 2번 채널이 off가 되고, 양쪽을 모두 깨무는 경우에는 두 채널 모두 on 이 된다.(1) The feature values are obtained from the EMG signals of the two channels, and the feature values are compared with a predetermined threshold value to distinguish "on" and "off" of each channel. For example, when biting only the left tooth side, channel 1 is on and channel 2 is off, and when both are biting, both channels are on.

(2) 두 채널 모두가 off인 경우에는 '정지' 동작으로 인식한다.(2) If both channels are off, it is regarded as 'stop' operation.

(3) 1번 채널만이 on 인 경우 '좌' 동작으로 인식하고 마우스 포인터를 정해놓은 수치 만큼 왼쪽으로 이동시킨다.(3) If only channel 1 is on, it is recognized as 'left' operation and the mouse pointer is moved to the left by the set number.

(4) (3)의 경우 중, 바로 이전 단계에서 1번 채널이 off이고 또 그 이전의 단계가 on이면 '하' 동작으로 인식하여, 마우스 포인터를 (3)번에 의해 이동한 만큼 반대 방향으로 움직이고 아래 방향으로 정해놓은 수치만큼 이동시킨다.(4) In the case of (3), if channel 1 is off in the previous step and the previous step is on, it is recognized as 'low' motion and the opposite direction as the mouse pointer is moved by (3) And move it downward by the set amount.

(5) 2번 채널만이 on인 경우 '우' 동작으로 인식하고 마우스 포인터를 정해놓은 수치 만큼 오른쪽으로 이동시킨다.(5) If only channel 2 is on, it is recognized as 'right' operation and the mouse pointer is moved to the right by the designated value.

(6) (5)의 경우 중, 바로 이전 단계에서 2번 채널이 off이고 또 그 이전의 단계가 on이면, '상' 동작으로 인식하여, 마우스 포인터를 (4)번에 의해 이동한 만큼 반대 방향으로 움직이고 윗 방향으로 정해놓은 수치만큼 이동시킨다.(6) In the case of (5), if channel 2 is off in the previous step and the previous step is on, it is recognized as 'up' and the mouse pointer is moved by (4). Direction and move upwards the amount you set.

(7) 양쪽 채널이 on인 경우에는 클릭 (선택) 동작으로 인식한다.(7) When both channels are on, it is recognized as click (selection) operation.

(8) (7)번의 경우 중, 바로 이전 단계에서 2번 채널이 off이고 또 그 이전의 단계가 on 이면 더블클릭 (실행)으로 인식한다. 이와 같이 7가지의 명령이 가능하도록 두 채널의 근전도신호를 조합하여 마우스의 동작을 위한 각 제어 신호를 생성할 수 있다(406단계). 한푠 도 5에서 i, i-1, i-2는 각각 현재, 과거, 그 이전 과거에서의 데이터 블록을 나타낸다.(8) In case (7), if channel 2 is off in the previous step and on the previous step, it is recognized as double-click (execution). As such, each control signal for the operation of the mouse may be generated by combining EMG signals of the two channels to enable seven commands (step 406). In FIG. 5, i, i-1, and i-2 represent data blocks in the present, the past, and the past, respectively.

본 발명에 의한 생체신호를 이용한 전자기기 제어방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이타 저장장치등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를들면 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함된다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다. 또한 본 발명에 의한 폰트 롬 데이터구조도 컴퓨터로 읽을 수 있는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이타 저장장치등과 같은 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다.The electronic device control method using the biosignal according to the present invention may also be implemented as computer readable codes on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, hard disk, floppy disk, flash memory, optical data storage device, and also carrier wave (e.g. transmission over the Internet). It is also included to be implemented in the form of. The computer readable recording medium can also be distributed over computer systems connected over a computer network so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. Also, the font ROM data structure according to the present invention can be read by a computer on a recording medium such as a computer readable ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, hard disk, floppy disk, flash memory, optical data storage device, and the like. It can be implemented as code.

상술한 상세한 설명 및 도면에 개시된 내용은 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 명백한 것이다.The above detailed description and contents disclosed in the drawings are not intended to limit the present invention, and it is apparent to those skilled in the art that various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the present invention. will be.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치 및 그 방법은 탈부착이 쉽게 고안된 헤드밴드형 근전도감지부를 착용하여 좌우 깨무는 동작을 수행함으로써 정보기기로의 입력이 가능토록 한다. 이러한 입력장치는 기존의 마우스와 같은 입력장치를 대체함으로써, 사지마비 환자와 같은 목 이하의 신체에 장애가 있어서 정보기기 또는 이동기기의 활용이 어려웠던 장애자들의 정보기기 활용을 가능하게 해주는 이점이 있다. 또한 일반인의 경우에도 이동형 컴퓨터 환경에서 정보기기의 활용에 도움을 제공 할 수 있다. As described above, the electronic device control apparatus and method using the bio-signal according to the present invention can be input to the information device by performing a left and right biting operation by wearing a headband type EMG detector which is easily detachable. Such an input device has an advantage of enabling the use of the information device by the handicapped, which has been difficult to use the information device or the mobile device due to the disability of the body below the neck such as a quadriplegic patient. In addition, the general public can provide assistance in utilizing information equipment in a mobile computer environment.

도 1은 본 발명에 의한 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치의 구성 블록도이다.1 is a block diagram of an electronic device control apparatus using a biosignal according to the present invention.

도 2는 본 발명에 의한 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치의 센서부가 헤드밴드형으로 구현되는 일 실시예를 보여주는 도면이다.2 is a view illustrating an embodiment in which a sensor unit of an electronic device control apparatus using a biosignal according to the present invention is implemented as a headband type.

도 3은 본 발명에 의한 헤드밴드형 센서부의 착용 모습의 일 실시예를 보여주는 도면이다.3 is a view showing an embodiment of the wearing state of the headband sensor unit according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 전자기기 제어방법의 흐름을 보여주는 흐름도이다.Figure 4 is a flow chart showing the flow of the electronic device control method according to the present invention.

도 5는 깨무는 동작에 의한 정지, 상, 하, 좌, 우, 선택(select), 실행(execution) 등 7가지 명령어 수행을 위한 조합의 일 실시예를 보여주는 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an embodiment of a combination for performing seven instructions such as stopping, up, down, left, right, select, and execution by a biting operation.

Claims (12)

생체신호를 감지하고 아날로그 신호인 상기 생체신호를 증폭하는 센서부;A sensor unit for detecting a biological signal and amplifying the biological signal as an analog signal; 상기 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환부;An A / D converter converting the amplified analog signal into a digital signal; 상기 디지털 신호를 기초로 전자기기의 동작을 제어하기 위한 소정의 제어신호를 출력하는 디지털신호처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치.And a digital signal processor for outputting a predetermined control signal for controlling the operation of the electronic device based on the digital signal. 제1항에 있어서, 상기 생체신호는The method of claim 1, wherein the bio-signal 깨무는 동작을 수행할 때 발생하는 근전도 신호인것을 특징으로 하는 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치.Electronic device control apparatus using a bio-signal, characterized in that the EMG signal generated when performing a smooth operation. 제2항에 있어서, 상기 생체신호는The method of claim 2, wherein the bio-signal 좌측 치아를 깨물때 발생하는 제1근전도신호와 우측 치아를 깨물때 발생하는 제2근전도신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치.An electronic device control apparatus using a biosignal comprising a first EMG signal generated when biting a left tooth and a second EMG signal generated when biting a right tooth. 제1항에 있어서, 상기 센서부는The method of claim 1, wherein the sensor unit 상기 제1근전도신호를 감지하는 제1내지 제2근전도센서와 상기 제1내지 제2근전도센서의 출력신호차를 증폭하는 제1증폭부, 그리고 상기 제2근전도신호를 감지하는 제3내지 제4근전도센서와 상기 제3내지 제4근전도센서의 출력신호차를 증폭하는 제2증폭부, 상기 제1내지 제2증폭부의 기준전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치.A first amplifier configured to amplify an output signal difference between the first to second EMG sensor and the first to second EMG sensor, and the third to fourth sensor to detect the second EMG signal; And a second amplifier for amplifying an output signal difference between the EMG sensor and the third to fourth EMG sensors, and a reference electrode of the first to second amplifiers. 제4항에 있어서, 상기 센서부는The method of claim 4, wherein the sensor unit 상기 제1내지 제2근전도센서는 좌측 관자근에, 상기 제3내지 제4근전도센선는 우측 관자근에, 상기 기준전극은 이마에 접촉될 수 있도록 고정하는 고정수단을 구비한 헤드벤드에 부착되는 것을 특징으로 하는 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치.The first to second EMG sensors are attached to the head bend, the third to fourth EMG line is attached to the head bend having a fixing means for fixing the right to the right muscle, the reference electrode to the forehead Electronic device control apparatus using a biological signal, characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 디지털신호처리부는The method of claim 1, wherein the digital signal processing unit 좌측 관자근에서 감지되는 근전도신호와 우측 관자근에서 감지되는 근전도신호를 조합하여 상기 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 생체신호를 이용한 전자기기 제어장치.And controlling the EMG signal detected in the left temporal muscle and the EMG signal detected in the right temporal muscle to generate the control signal. (a) 깨무는 동작을 수행할 때 발생하는 소정 갯수의 근전도 신호를 감지하고 상기 근전도 신호를 증폭하는 단계;(a) detecting a predetermined number of EMG signals generated when performing a wiping operation and amplifying the EMG signals; (b) 상기 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계;(b) converting the amplified analog signal into a digital signal; (c) 상기 디지털 신호로 변환된 근전도 신호를 기초로 전자기기의 동작을 제어하기 위한 소정의 제어신호를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호를 이용한 전자기기 제어 방법.and (c) generating a predetermined control signal for controlling the operation of the electronic device based on the EMG signal converted into the digital signal. 제7항에 있어서, 상기 (a)단계는The method of claim 7, wherein step (a) 좌측 치아를 깨물때 발생하는 제1근전도신호와 우측 치아를 깨물때 발생하는 제2근전도신호를 감지하고 증폭하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호를 이용한 전자기기 제어 방법.And detecting and amplifying the first EMG signal generated when biting the left tooth and the second EMG signal generated when biting the right tooth. 제8항에 있어서, 상기 제1근전도신호는 좌측 관자근의 움직임을 감지하는 2개의 센서로부터 획득하고, 상기 제2근전도신호는 우측 관자근의 움직임을 감지하는 2개의 센서로부터 획득하는 것을 특징으로 하는 생체신호를 이용한 전자기기 제어 방법.The method of claim 8, wherein the first EMG signal is obtained from two sensors for detecting the movement of the left temporal muscle, the second EMG signal is obtained from two sensors for detecting the movement of the right coronary muscle Electronic device control method using a biological signal. 제7항에 있어서, 상기 (b)단계는The method of claim 7, wherein step (b) 상기 제1내지 제2근전도신호를 각각 소정의 시간만큼 블록화하고 특징을 추출한 후 추출된 특징값을 소정의 역치와 비교하여 역치값 이상이면 활성(on)신호로, 역치값 미만이면 비활성(off)신호로 분류한 후 그 분류 결과를 조합하여 상기 제어신호를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호를 이용한 전자기기 제어 방법.Each of the first to second EMG signals is blocked for a predetermined time, and after extracting a feature, the extracted feature value is compared with a predetermined threshold value, and is an on signal when the threshold value is greater than or equal to a threshold value. Generating a control signal by classifying the result into a signal and then combining the result of the classification into a signal. 제10항에 있어서, 상기 제어신호는The method of claim 10, wherein the control signal is 상,하,좌,우,선택,실행,정지중의 하나를 지시하는 것을 특징으로 하는 생체신호를 이용한 전자기기 제어 방법.An electronic device control method using a bio-signal, which indicates one of up, down, left, right, selection, execution and stop. (a) 깨무는 동작을 수행할 때 발생하는 소정 갯수의 근전도 신호를 감지하고 상기 근전도 신호를 증폭하는 단계;(a) detecting a predetermined number of EMG signals generated when performing a wiping operation and amplifying the EMG signals; (b) 상기 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계; 및(b) converting the amplified analog signal into a digital signal; And (c) 상기 디지털 신호로 변환된 근전도 신호를 기초로 전자기기의 동작을 제어하기 위한 소정의 제어신호를 생성하는 단계;를 컴퓨터에서 실행시킬 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.(c) generating a predetermined control signal for controlling the operation of the electronic device based on the EMG signal converted into the digital signal; a computer-readable recording medium having recorded thereon a program which can be executed by a computer.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100725540B1 (en) * 2005-10-28 2007-06-08 한국전자통신연구원 Apparatus and method for controlling a mobile device using a foreign object
KR100742402B1 (en) * 2006-05-08 2007-07-24 삼성전자주식회사 Biological electrodes and biosignal measuring devices
KR100773447B1 (en) * 2005-10-20 2007-11-05 삼성전자주식회사 Biological electrodes and biosignal measuring devices
US7668580B2 (en) 2005-10-20 2010-02-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Electrode for living body and device for detecting living signal
KR101539923B1 (en) * 2013-12-27 2015-07-29 가톨릭대학교 산학협력단 Bio-Signal Based Eye-Tracking System Using Dual Machine Learning Structure and Eye-Tracking Method using The Same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4369153A4 (en) 2021-12-09 2025-01-01 Samsung Electronics Co., Ltd. GESTURE RECOGNITION METHOD USING A WEARABLE DEVICE AND DEVICE THEREFOR

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100773447B1 (en) * 2005-10-20 2007-11-05 삼성전자주식회사 Biological electrodes and biosignal measuring devices
US7668580B2 (en) 2005-10-20 2010-02-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Electrode for living body and device for detecting living signal
US8214009B2 (en) 2005-10-20 2012-07-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Electrode for living body and device for detecting living signal
US8473025B2 (en) 2005-10-20 2013-06-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Electrode for living body and device for detecting living signal
KR100725540B1 (en) * 2005-10-28 2007-06-08 한국전자통신연구원 Apparatus and method for controlling a mobile device using a foreign object
KR100742402B1 (en) * 2006-05-08 2007-07-24 삼성전자주식회사 Biological electrodes and biosignal measuring devices
KR101539923B1 (en) * 2013-12-27 2015-07-29 가톨릭대학교 산학협력단 Bio-Signal Based Eye-Tracking System Using Dual Machine Learning Structure and Eye-Tracking Method using The Same

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